焊条电弧焊修复工艺要点

   2015-12-24 铁艺大全网6680
一.焊接修复前的准备

焊条电弧焊修复前的准备工作,主要包括:零部件损坏部位的打磨及周围部分的处理、待焊补表面的清理、钻止裂孔、焊条烘干、设备调整等。

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(1)待修复部位的处理
为了保证零部件的焊接修复质量,焊接修复前,须对损坏部位进行必要的处理。常采用的处理方法有:碳弧气刨、手动砂轮打磨和氧—乙炔火焰切割。
①碳弧气刨
使用石墨棒或炭棒与工件之间产生电弧,将损坏部位的金属熔化,并用压缩空气将其吹掉,将零部件损坏部位去除。
采用碳弧气刨去除零部件损坏部位时,一般情况下,炭棒既不能横向摆动,也不能前后摆动,否则刨出的沟槽表面粗糙。如果一次刨槽的宽度不足以去除损坏部位,可增大炭棒直径。如果损坏部位的钢板厚度较大或裂纹较深时,可采用分段多层碳弧气刨。
②手动砂轮打磨
对于冷裂纹敏感性较强的普通低合金钢、高合金铬钼钢、耐腐蚀性要求高的不锈钢管,当规格较小时,可采用手动砂轮打磨法去除损坏部位或缺陷,并修磨坡口。
③氧—乙炔火焰切割
利用氧—乙炔火焰,将零部件损坏部位预热到一定温度后,喷出高速切割氧流,使损坏处实现局部切割。氧—乙炔火焰切割与现场焊接修复有很好的配套性,又具有分离切割的独立性。氧—乙炔火焰切割效率高、成本低、设备简单,可用于低碳钢、低合金高强钢、高碳钢等零部件损坏部位的局部切割及缺陷清理。

(2)工件的清理
工件待修复部位表面上的铁锈、水分、油、氧化皮等,焊接修复时易引起气孔、夹杂等缺陷,所以,在焊接修复前必须清理干净。待修复部位表面的油和水分可用气焊焊炬进行烘烤,并用钢丝刷清理。多层焊接修复时,必须把每一层熔敷金属的焊渣清理干净。

(3)焊条的烘干
为确保修复质量,所用焊条在修复前应进行烘干,去除焊条药皮的吸附水分。烘干温度过高,药皮中某些矿物成分会发生分解,降低保护效果;烘干温度过低,或烘干时间不够,则受潮药皮的水分去除不彻底,会产生气孔和冷裂纹。焊条烘干一般不能超过3次,以免药皮变质或开裂,以致影响焊接修复质量。
对于不同类型的焊条,其烘干温度不同。具体的烘干温度应根据失效零件的材质、焊接性及质量要求由施工单位自行确定。为保证焊接修复质量,焊条烘干温度可偏高一些。
烘干后的焊条应随烘随用,或者立即放在焊条保温桶内,以免再次受潮。在露天大气中存放的时间,对于普通低氢型焊条,一般不超过4-8h;对于抗拉强度590MPa以上的低氢型高强度钢焊条,应在1.5h以内。

(4)焊前预热处理
预热是焊接修复前对被修复部位局部进行适当加热的工艺措施。一般只对刚性大或焊接性差、容易裂的结构件采用。预热可以减小焊接后的冷却速度,避免产生淬硬组织,减小焊接应力及变形,防止产生裂纹。预热温度一般根据被修复工件材质的化学成分、板厚和施焊环境等条件确定。

二.焊接修复的工艺参数
焊条电弧焊修复工艺参数对修复质量有重要影响,主要包括:焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、电源极性及预热温度等。

(1)焊条的选择
焊接修复中,主要根据修复工件的材质和使用要求(如强度级别、接头刚性和工作条件等)选择焊条。普通低碳钢和低合金钢工件修复,一般按“等强匹配”选用强度级别相同的焊条。一般结构件选用酸性焊条,重要焊接结构件的修复选用低氢型焊条。焊条直径选择主要考虑修复工件的厚度、损坏位置、施焊条件等。
从提高焊接修复的效率考虑,希望选用大直径的焊条和较大的焊接电流,但由于受焊接结构尺寸、待修复部位的位置和焊接质量要求等条件的限制,焊条直径和焊接电流不允许选得太大,以免造成未焊透、接头区过热或焊缝成形不良等缺陷。
厚度较大的焊接修复件,应选用直径较大的焊条。对于小坡口焊接修复件,为了保证根部的熔透,宜采用较细直径的焊条,如,打底焊时,一般选用直径为2.5mm或3.2mm的焊条;平焊时,选用较粗的焊条(直径4.0-6.0mm);立焊和仰焊时,一般选用直径3.2-4.0mm的焊条;横焊时,选用直径3.2-5.0mm的焊条。

(2)焊接电流
焊条规格确定后,焊接电流种类和极性要与焊条匹配。低氢钠型焊条须采用直流反接,低氢钾型焊条可采用直流反接或交流;酸性焊条一般采用交流,也可采用直流;碱性焊条一般用直流电源,少数碱性焊条可用交直两用电源。
采用直流电源时,要根据工件的修复要求和焊条的性质确定电源极性。工件接电源正极,焊条接电源负极,为正极性接法;工件接电源负极,焊条接电源正极,为反极性接法。由于直流弧焊机正极部分放出的热量较负极部分高,如果修复工件需要的热量高,应选用直流正接法,反之选用反接法。
碱性低氢型焊条药皮中含有较多CaF2,为了稳定电弧,须采用反极性接法。反极性可以增加母材的熔化量,提高电弧稳定性,减少焊缝中的含氢量。由于正极温度高,正极性接法常用于厚板结构件的焊接修复。由于负极温度较低,反极性接法常用于薄板结构件的焊接修复。采用交流弧焊机时,不必选择极性。
焊条电弧焊修复时,焊接电流越大,熔深越大,焊条熔化越快,修复效率越高,因此,在保证焊接修复质量的前提下应尽量采用大电流。但过高的焊接电流会造成工件烧穿,在电阻热的作用下焊条会发红,焊条药皮成块脱落,保护效果差,磁偏吹现象严重,焊缝成形不好,容易产生气孔、咬边、焊瘤等缺陷,影响焊接修复质量。焊接电流太小,则引弧困难,电弧不稳,易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷,修复效率低。
焊接电流可根据焊条直径进行初步选择,然后再考虑板厚、接头形式、焊接位置、环境条件、工件材质等因素。例如:当焊接修复导热快的工件时,焊接电流要大一些,而焊接修复热敏感材料时,焊接电流小一些。焊接修复位置改变时,焊接电流应适当调节,采用低氢型焊条焊接修复时,焊接电流也要适当减小。

(3)焊接电压
焊接电压取决于电弧的长度。电弧越长,焊接电压越高,焊缝越宽;但电弧太长,电弧挺度不足,飘忽不定,熔滴过渡时易产生飞溅,对电弧中的熔滴和熔池金属保护不良,导致焊缝产生气孔;而电弧太短,熔滴向熔池过渡时易短路,导致熄弧,使电弧不稳定,从而影响焊接修复质量。
焊接电压的选择是对弧长的控制。弧长大于焊条直径的称为长弧焊,弧长小于焊条直径的称为短弧焊。焊接电压增大,在焊缝宽度增加、熔深减小的同时,电弧稳定性变差,飞溅增大。所以,一般情况下,应尽量采用短弧焊进行修复,常用的焊接电压为24-26V。
电弧发生磁偏吹时,电弧长度应尽可能缩短。平焊修复时,根据焊缝修复尺寸的要求,拉长或缩短电弧,以得到合适的焊缝宽度。

(4)焊接速度
焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度,焊接速度直接影响焊缝成形。焊接速度应根据热量输入、焊接电流和焊接电压综合考虑确定。
焊条电弧焊修复时,如果焊接速度太慢,焊缝会过高或过宽,成形不整齐,焊接修复较薄结构件时甚至会烧穿;如果焊接速度太快,焊缝较窄,会发生未焊透缺陷。因此,在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形、熔合良好的前提下,焊接速度由操作者根据修复件的实际情况灵活调节。

(5)焊接修复层数
厚板件焊接修复时,一般要在破坏处开坡口、并采用多层多道焊。多层多道焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用,而后一条焊道对前一条焊道起后热处理作用,有利于提高焊缝金属的韧性和塑性。一般情况下,采用多层多道焊修复得到的焊接接头区域的显微组织较细,性能较好。因此,结构钢件焊接修复时,应采用多层多道焊,一般每层焊道的厚度不应大于4mm。 

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